CN105318837A - 易损件端部位置视觉校准装置及其校准方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种易损件端部位置视觉校准装置及其校准方法。所述校准装置具有视觉传感器、光反射元件、光线补偿装置和信号处理装置，光反射元件具有一反射面，视觉传感器具有传感面，光反射元件的反射面位于传感面的前端，且反射面与传感面呈一锐角，反射面设置在传感面前端的一侧；光线补偿装置靠近反射面设置，信号处理装置与视觉传感器信号连接。本发明的校准装置只需采用一个视觉传感器即可实现三轴全方位的探测；在更换易损件后，能够实现图像的自动识别和运动轨迹的补偿，无需人工手动参与，并省去了易损件校准移动的过程，即消除了这两个过程的误差，校准精度高，校准时间短；易损件可以是点胶机的针头、点焊机的点焊头等部件。

Description

易损件端部位置视觉校准装置及其校准方法

技术领域

本发明涉及一种易损件端部位置视觉校准装置及其校准方法。

背景技术

在自动化机器设备的技术领域中，具体某一装置或部件的坐标位置是十分重要的，例如点胶机的针头、点焊机的点焊头等等，一旦这些部件的坐标发生偏差，整个流水工作的轨迹将发生偏移。但是，这些关键部件往往又是整个设备中使用最频繁的部件，容易损坏，因此，经常需要更换。

通常，这些部件都是手工更换的，而这些易损件的坐标也是通过人眼对准的，因此往往与更换前的坐标会发生偏差，校准精度不高。

为了提高校准精度，有些通过视觉传感器拍摄易损件的位置，由人工参照视觉传感器拍摄的图像手动地移动易损件，从而校准易损件的位置。这种方式只是将易损件通过图像放大，减小人眼对准的误差，而并未消除该误差。并且，人工手动调节的误差仍然存在。

另外，由于易损件通常为三轴运动机构，而一个视觉传感器仅能拍摄易损件在一个平面内的两轴运动，因此，为了拍摄易损件另外一轴的运动图像，通常还需要再增设一视觉传感器，即需要两个视觉传感器才能够实现三轴运动的拍摄，而两个视觉传感器的应用必然给设备成本造成了增加。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术中易损件端部位置校准的不足，本发明提供一种易损件端部位置视觉校准装置及其校准方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种易损件端部位置视觉校准装置，具有视觉传感器、光反射元件、光线补偿装置和信号处理装置，所述光反射元件具有一反射面，所述视觉传感器具有传感面，所述光反射元件的反射面位于所述传感面的前端，且反射面与传感面呈一锐角，所述反射面设置在传感面前端的一侧；所述光线补偿装置靠近所述反射面设置，所述信号处理装置与所述视觉传感器信号连接。本发明中，仅用一个视觉传感器就能够实现易损件三轴运动的拍摄，视觉传感器的传感面一半拍摄由反射面反射回的针头移动的图像，传感面另一半拍摄针头实际移动的图像。

所述反射面与传感面呈45°角。由于45°时图像刚好反射到视觉传感器里，没有变形和缩放，其他角度相机拍到的图像存在变形和缩放。因此，此时，视觉传感器的传感面拍摄到的由反射面反射回的针头移动的图像精度最高。

视觉传感器设置在一基座上，传感面和反射面均与基座表面垂直。易损件端部的前后移动，通过反射面反射后，被转换成左右移动，该反射后的左右移动图像由视觉传感器的一侧接收，视觉传感器的另一侧接收易损件实际的上下运动和左右运动图像。

所述视觉传感器为摄像头，视觉传感器的传感面为摄像头的拍摄面。

现有技术中，视觉传感器拍摄图像后，由人眼观察易损件位置图像。而当采用视觉传感器和信号处理装置自动识别图像时，往往会发生图像误判的现象，计算机无法识别易损件在图像中的位置，为了实现图像自动识别，所述光线补偿装置包括至少一光源。光源的设置保证了视觉传感器拍摄图像的清晰度，防止图像误判现象发生。

为了节省光源，减少布线，并降低设备成本，所述光线补偿装置由一个光源和一个光线反射镜组成。

为了提高光线补偿的效果，所述光反射元件设置在视觉传感器和光线反射镜之间，所述反射面朝向视觉传感器和光源。

反射元件中带有一反射面，作为优选，所述光反射元件为三棱镜或平面反射镜。

一种采用所述的易损件端部位置视觉校准装置的校准方法，所述易损件通过驱动机构驱动，驱动机构的运动方向包括x轴、y轴和z轴三个方向，x轴、y轴和z轴两两相互垂直，x轴、y轴和z轴中的其中两轴所在的平面与所述视觉传感器的传感面相互平行，所述校准方法包括以下步骤：

(1)在所述视觉传感器的视觉范围内确定一校准坐标，并且该校准坐标在视觉传感器前端，并与光反射元件分别位于所述视觉传感器前端的两侧；

(2)选取一更换前的易损件端部中心为校准物，先通过驱动机构将易损件的端部移动到步骤(1)的校准坐标，由视觉传感器获取此时易损件端部的图像以及由光反射元件反射回的易损件端部的图像；

(3)更换易损件后，通过驱动机构将易损件的端部移动到步骤(1)的校准坐标，由视觉传感器获取此时易损件端部的图像以及由光反射元件反射回的易损件端部的图像；

(4)获取步骤(3)与步骤(2)中易损件端部在视觉传感器获得的图像中的坐标误差值；

(5)将步骤(4)的坐标误差值补偿到步骤(2)的易损件运动轨迹中，并将补偿后的运动轨迹作为步骤(3)中更换后的易损件的运动轨迹。

所述光线补偿装置包括至少一光源，所述视觉传感器拍摄图像时，所述光源为打开状态。即只需保证视觉传感器拍摄图像时，光源为打开的状态，不拍摄图像时，可以是打开，也可以是关闭状态。

本发明的有益效果是，本发明的易损件端部位置视觉校准装置及其校准方法，校准装置的结构简单，体积较小，只需采用一个视觉传感器即可实现三轴全方位的探测，降低了成本；在更换易损件后即可进行校准，通过装置实现图像的自动识别和运动轨迹的补偿，无需人工手动参与，并省去了易损件校准移动的过程，即消除了这两个过程的误差，校准精度高，并且校准的时间短；所述的易损件可以是点胶机的针头、点焊机的点焊头等部件。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的易损件端部位置视觉校准装置最优实施例的结构示意图。

图中1、视觉传感器，2、光反射元件，21、反射面，3、信号处理装置，4、光源，5、光线反射镜，6、针头。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

如图1所示，本发明的一种易损件端部位置视觉校准装置，具有视觉传感器1、光反射元件2、光线补偿装置和信号处理装置3，所述视觉传感器1为摄像头，视觉传感器1的传感面为摄像头的拍摄面。所述光反射元件2为三棱镜或平面反射镜。

所述光反射元件2具有一反射面21，所述视觉传感器1具有传感面，所述光反射元件2的反射面21位于所述传感面的前端，且反射面21与传感面呈45°角，所述反射面21设置在传感面前端的一侧。当然，反射面21与传感面也可以呈其他锐角，只需换算反射面21反射回的图像与实际图像的比例关系即可。

所述光线补偿装置包括至少一光源4。本实施例中，所述光线补偿装置由一个光源4和一个光线反射镜5组成，当然，仅由一个光源4也可以满足视觉传感器1的拍摄要求。所述光反射元件2设置在视觉传感器1和光线反射镜5之间，所述反射面21朝向视觉传感器1和光源4。所述光线补偿装置靠近所述反射面21设置，所述信号处理装置3与所述视觉传感器1信号连接。

本实施例中，视觉传感器1设置在一基座上，传感面和反射面21均与基座表面垂直。当然还可以是其他设置，例如，传感面与基座表面垂直，且反射面21与传感面和基座表面均呈45°角。

所述易损件通过驱动机构驱动，驱动机构的运动方向包括x轴、y轴和z轴三个方向，x轴、y轴和z轴两两相互垂直，x轴、y轴和z轴中的其中两轴所在的平面与所述视觉传感器1的传感面相互平行，本实施例中，易损件为点胶机的针头6，针头一端与驱动机构连接，针头6的另一端悬空，悬空的一端为针头6的端部。

一种采用所述的易损件端部位置视觉校准装置的校准方法，包括以下步骤：

(1)在所述视觉传感器1的视觉范围内确定一校准坐标，并且该校准坐标在视觉传感器1前端，并与光反射元件2分别位于所述视觉传感器1前端的两侧；

(2)选取一更换前的易损件端部中心为校准物，先通过驱动机构将易损件的端部移动到步骤(1)的校准坐标，由视觉传感器1获取此时易损件端部的图像以及由光反射元件2反射回的易损件端部的图像；

(3)更换易损件后，通过驱动机构将易损件的端部移动到步骤(1)的校准坐标，由视觉传感器1获取此时易损件端部的图像以及由光反射元件2反射回的易损件端部的图像；

(4)获取步骤(3)与步骤(2)中易损件端部在视觉传感器1获得的图像中的坐标误差值；

(5)将步骤(4)的坐标误差值补偿到步骤(2)的易损件运动轨迹中，并将补偿后的运动轨迹作为步骤(3)中更换后的易损件的运动轨迹。

所述视觉传感器1拍摄图像时，所述光源4为打开状态。

另外，在校准步骤之前需要先标定视觉传感器1的像素和驱动机构脉冲之间的关系，驱动机构的脉冲驱动易损件端部向某个方向产生位移，即视觉传感器1的像素坐标和驱动机构的脉冲所对应的驱动位移之间的关系，从而在步骤(5)中利用该对应关系将识别出的易损件端部像素坐标误差值添加到驱动机构脉冲轨迹中。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (10)

1.一种易损件端部位置视觉校准装置，其特征在于：具有视觉传感器(1)、光反射元件(2)、光线补偿装置和信号处理装置(3)，所述光反射元件(2)具有一反射面(21)，所述视觉传感器(1)具有传感面，所述光反射元件(2)的反射面(21)位于所述传感面的前端，且反射面(21)与传感面呈一锐角，所述反射面(21)设置在传感面前端的一侧；所述光线补偿装置靠近所述反射面(21)设置，所述信号处理装置(3)与所述视觉传感器(1)信号连接。

2.如权利要求1所述的易损件端部位置视觉校准装置，其特征在于：所述反射面(21)与传感面呈45°角。

3.如权利要求1所述的易损件端部位置视觉校准装置，其特征在于：视觉传感器(1)设置在一基座上，传感面和反射面(21)均与基座表面垂直。

4.如权利要求1所述的易损件端部位置视觉校准装置，其特征在于：所述视觉传感器(1)为摄像头，视觉传感器(1)的传感面为摄像头的拍摄面。

5.如权利要求1所述的易损件端部位置视觉校准装置，其特征在于：所述光线补偿装置包括至少一光源(4)。

6.如权利要求5所述的易损件端部位置视觉校准装置，其特征在于：所述光线补偿装置由一个光源(4)和一个光线反射镜(5)组成。

7.如权利要求6所述的易损件端部位置视觉校准装置，其特征在于：所述光反射元件(2)设置在视觉传感器(1)和光线反射镜(5)之间，所述反射面(21)朝向视觉传感器(1)和光源(4)。

8.如权利要求1所述的易损件端部位置视觉校准装置，其特征在于：所述光反射元件(2)为三棱镜或平面反射镜。

9.一种采用如权利要求1-8中任一项所述的易损件端部位置视觉校准装置的校准方法，所述易损件通过驱动机构驱动，驱动机构的运动方向包括x轴、y轴和z轴三个方向，x轴、y轴和z轴两两相互垂直，x轴、y轴和z轴中的其中两轴所在的平面与所述视觉传感器(1)的传感面相互平行，其特征在于，包括以下步骤：

(1)在所述视觉传感器(1)的视觉范围内确定一校准坐标，并且该校准坐标在视觉传感器(1)前端，并与光反射元件(2)分别位于所述视觉传感器(1)前端的两侧；

(2)选取一更换前的易损件端部中心为校准物，先通过驱动机构将易损件的端部移动到步骤(1)的校准坐标，由视觉传感器(1)获取此时易损件端部的图像以及由光反射元件(2)反射回的易损件端部的图像；

(3)更换易损件后，通过驱动机构将易损件的端部移动到步骤(1)的校准坐标，由视觉传感器(1)获取此时易损件端部的图像以及由光反射元件(2)反射回的易损件端部的图像；

(4)获取步骤(3)与步骤(2)中易损件端部在视觉传感器(1)获得的图像中的坐标误差值；

(5)将步骤(4)的坐标误差值补偿到步骤(2)的易损件运动轨迹中，并将补偿后的运动轨迹作为步骤(3)中更换后的易损件的运动轨迹。

10.如权利要求9所述的校准方法，其特征在于：所述光线补偿装置包括至少一光源(4)，所述视觉传感器(1)拍摄图像时，所述光源(4)为打开状态。